服役过程中高速列车动态损失定量分析方法

doi:10.3901/JME.2021.08.221

机械工程学报 ›› 2021, Vol. 57 ›› Issue (8): 221-229.doi: 10.3901/JME.2021.08.221

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服役过程中高速列车动态损失定量分析方法

孙文君¹, 刘志亮^1,2, 王佳鑫¹, 秦勇³

1. 电子科技大学机械与电气工程学院成都 611731;
2. 电子科技大学广东电子信息工程研究院东莞 523808;
3. 北京交通大学轨道交通控制与安全国家重点实验室北京 100044

收稿日期:2020-01-10 修回日期:2020-09-15 出版日期:2021-04-20 发布日期:2021-06-15
通讯作者: 刘志亮(通信作者)，男，1984年出生，博士，副教授，博士研究生导师。主要研究方向为智能传感与状态监测、信号处理与数据挖掘、寿命预测与故障诊断。E-mail：zhiliang_liu@uestc.edu.cn
作者简介:孙文君，女，1995年出生。主要研究方向为高速列车风险评估。E-mail：wenjun_sun1019@qq.com;王佳鑫，男，1994年出生，硕士研究生。主要研究方向为高速列车风险评估。E-mail：j.x_wang@qq.com;秦勇，男，1971年出生，博士，教授，博士研究生导师。主要研究方向为轨道交通安全保障和运输组织、智能交通系统。E-mail：yqin@bjtu.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金重点（61833002）和广东省基础与应用基础研究基金（2021A1515012085）资助项目。

Dynamic Loss Quantitative Method for High-speed Trains in Operation

SUN Wenjun¹, LIU Zhiliang^1,2, WANG Jiaxin¹, QIN Yong³

1. School of Mechanical and Electrical Engineering, University of Electronic Science and Technology of China, Chengdu 611731;
2. Institute of Electronic and Information Engineering of UESTC in Guangdong, Dongguan 523808;
3. State Key Laboratory of Rail Traffic Control and Safety, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044

Received:2020-01-10 Revised:2020-09-15 Online:2021-04-20 Published:2021-06-15

摘要/Abstract

摘要： 高速列车故障所导致的事故会造成很大的经济损失与社会影响，而现有的高速列车风险评估方法未能考虑列车服役过程中外界环境的时变特性。选择考虑多环境因素共同作用下的动态损失系数对静态值进行更新，建立适用于高速列车的运行风险定量评估方法。通过对与损失密切相关的典型环境因素进行分析，首先利用逻辑斯蒂分布构建不同环境因素对高速列车运行损失代价的影响的概率模型，进而应用层次分析法完成对不同环境因素的影响权重分配，最终将环境影响权重与概率模型相结合实现高速列车的动态损失量化评估。对某型高速列车运行过程的仿真验证结果表明，计算结果不仅能满足高速列车对动态风险评估的需求，而且能合理地刻画不同环境因素综合作用条件下的动态损失。该方法将实时的外界环境因素对于运行事故的损失引入高速列车定量风险评估中，能够为相关人员的决策提供一种有效的参考指标。

关键词: 动态损失, 运行环境, 风险评估, 高速列车

Abstract: Accidents caused by the high-speed train failure will incur great economic losses and negative social impacts. However, existing risk assessment methods of high-speed train do not take the time-varying characteristic of external environment into account during the operating process. To solve this problem, the dynamic loss coefficient is utilized to update the static value with combined action of multiple environmental factors. An assessment method is advanced to evaluate the operational risk of high-speed train. Concretely, first of all, in order to describe the impact of different environmental factors on the loss, the probability distribution models are constructed by using logistic distribution after analyzing the typical environmental factors closely related to the loss. Then, the analytic hierarchy process is introduced to determine the weights of the impact on different environmental factors. Finally, quantitative assessment of the dynamic loss to the high-speed trains could be achieved after considering both the environmental impact weights and probability models. To validate the effectiveness of the proposed method, simulation is carried out on a certain type of high-speed train. The result shows that the proposed method not only meets the needs of high-speed trains for dynamic risk assessment, but also reasonably characterizes the dynamic losses under the combined action of different environmental factors. By considering the influence of real-time external environmental factors to the loss of operational accidents in the quantitative risk assessment of high-speed trains, the proposed method can provide an effective reference index to relevant personnel for the decision-making.

Key words: dynamic loss, environment factor, risk assessment, high-speed train

中图分类号:

TG156

孙文君, 刘志亮, 王佳鑫, 秦勇. 服役过程中高速列车动态损失定量分析方法[J]. 机械工程学报, 2021, 57(8): 221-229.

SUN Wenjun, LIU Zhiliang, WANG Jiaxin, QIN Yong. Dynamic Loss Quantitative Method for High-speed Trains in Operation[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2021, 57(8): 221-229.

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Dynamic Loss Quantitative Method for High-speed Trains in Operation

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